sales@odinmould.com +86-576-81122133
Teknologi pemrosesan roda gigi plastik dan analisis material

Teknologi pemrosesan roda gigi plastik dan analisis material

Jul 30, 2020

Roda gigi plastik bergerak menuju ukuran yang lebih besar, geometri yang lebih kompleks, dan kekuatan yang lebih tinggi. Pada saat yang sama, resin dan material komposit berkinerja tinggi yang diisi dengan serat kaca panjang memainkan peran penting dalam promosi.

Roda gigi plastik telah mengalami proses perubahan dari bahan baru menjadi bahan industri penting dalam 50 tahun terakhir. Hari ini mereka telah merambah ke banyak bidang aplikasi yang berbeda, seperti mobil, jam tangan, mesin jahit, fasilitas kontrol struktural dan rudal, dll, dan memainkan peran transmisi bentuk torsi dan gerakan. Selain area aplikasi yang sudah ada, area aplikasi roda gigi yang baru dan lebih sulit untuk diproses akan terus bermunculan, dan tren ini masih dalam pengembangan.

Industri otomotif telah menjadi salah satu bidang roda gigi plastik yang tumbuh paling cepat, dan perubahan yang berhasil ini menggembirakan. Produsen mobil sedang berjuang untuk menemukan berbagai sistem tambahan untuk mengemudi mobil. Mereka membutuhkan motor dan roda gigi alih-alih daya, hidraulik, atau kabel. Perubahan ini membuat roda gigi plastik diaplikasikan secara mendalam di banyak aplikasi, mulai dari pintu angkat, kursi, lampu depan pelacak hingga aktuator rem, segmen throttle listrik, perangkat penyetelan turbin, dll.

Penerapan roda gigi plastik semakin diperluas. Pada beberapa area aplikasi dengan kebutuhan ukuran besar, roda gigi plastik sering digunakan untuk menggantikan roda gigi logam, seperti transmisi mesin cuci yang menggunakan plastik, yang mengubah batas aplikasi ukuran roda gigi. Roda gigi plastik juga digunakan di banyak bidang lain, seperti penggerak redaman dalam sistem ventilasi dan pendingin udara (HVAC), penggerak katup di fasilitas bergerak, penyapu otomatis di toilet umum, dan power spiral yang mengontrol stabilitas permukaan pada pesawat kecil. Di bidang peralatan militer, pengukur sekrup dan perangkat kontrol.

Perlengkapan plastik berukuran besar dan berkekuatan tinggi

Karena keunggulan cetakan roda gigi plastik dan karakteristik cetakan yang lebih besar, presisi tinggi dan kekuatan tinggi, ini adalah alasan penting untuk pengembangan roda gigi plastik. Tren perkembangan awal roda gigi plastik pada umumnya adalah roda gigi taji dengan bentang kurang dari 1 inchi dan kapasitas transmisi tidak lebih dari 0,25 tenaga kuda. Roda gigi sekarang dapat dibuat menjadi banyak struktur yang berbeda, tenaga transmisi umumnya 2 tenaga kuda, dan kisaran diameter 4-6 inci. Diperkirakan pada tahun 2010 diameter cetakan roda gigi plastik dapat mencapai 18 inci, dan kapasitas transmisi dapat ditingkatkan hingga lebih dari 10 tenaga kuda.

Bagaimana merancang konfigurasi roda gigi untuk memaksimalkan tenaga transmisi sekaligus meminimalkan kesalahan transmisi dan kebisingan juga menghadapi banyak kesulitan. Hal ini menempatkan persyaratan akurasi pemesinan yang sangat tinggi pada konsentrisitas, profil gigi, dan karakteristik lain dari roda gigi. Beberapa roda gigi heliks mungkin memerlukan operasi pembentukan yang rumit untuk membuat produk akhir, sementara roda gigi lain memerlukan gigi inti di bagian yang lebih tebal untuk mengurangi penyusutan. Meskipun banyak ahli cetakan telah menggunakan bahan polimer, peralatan, dan teknologi pemrosesan terbaru untuk mencapai kemampuan menghasilkan roda gigi plastik generasi baru, untuk semua prosesor, tantangan nyata adalah bagaimana bekerja sama dengan pembuatan seluruh produk presisi tinggi ini.

Sulitnya mengontrol

Toleransi yang diperbolehkan dari roda gigi presisi tinggi umumnya sulit untuk digambarkan sebagai" good" seperti yang dijelaskan oleh American Plastics Industry Association (SPI). Tapi saat ini, sebagian besar ahli cetakan menggunakan mesin cetakan terbaru yang dilengkapi dengan unit kontrol pemrosesan untuk mengontrol keakuratan suhu cetakan, tekanan injeksi, dan variabel lain untuk mencetak roda gigi presisi pada jendela yang rumit. Beberapa ahli cetakan gigi menggunakan metode yang lebih maju. Mereka menempatkan sensor suhu dan tekanan di rongga untuk meningkatkan konsistensi dan pengulangan cetakan.

Produsen roda gigi presisi juga perlu menggunakan peralatan pengujian profesional, seperti detektor penggulung sayap gigi ganda yang digunakan untuk mengontrol kualitas roda gigi, dan detektor yang dikendalikan komputer untuk mengevaluasi sisi gigi roda gigi dan karakteristik lainnya. Tetapi memiliki peralatan yang tepat hanyalah permulaan. Mereka yang mencoba memasuki industri roda gigi presisi juga harus menyesuaikan lingkungan pencetakan mereka untuk memastikan bahwa roda gigi yang mereka hasilkan sekonsisten mungkin dalam setiap injeksi dan setiap rongga. Karena perilaku mekanik sering kali menjadi faktor penentu saat memproduksi roda gigi presisi, mereka harus fokus pada pelatihan karyawan dan pengendalian proses operasi.

Karena ukuran roda gigi mudah dipengaruhi oleh perubahan suhu musiman, bahkan fluktuasi suhu yang disebabkan oleh membuka pintu dan membiarkan forklift lewat dapat memengaruhi keakuratan dimensi roda gigi, jadi produsen cetakan perlu mengontrol secara ketat kondisi lingkungan di area cetakan. . Faktor lain yang harus dipertimbangkan termasuk: catu daya yang stabil, peralatan pengering yang sesuai yang dapat mengontrol suhu dan kelembaban polimer, dan unit pendingin dengan aliran udara konstan. Dalam beberapa kesempatan, teknologi otomatis digunakan untuk memindahkan roda gigi dari posisi pembentukan dan meletakkannya di unit transfer melalui tindakan berulang untuk mencapai metode pendinginan yang sama.

Langkah pendinginan pembentukan penting

Membandingkan pemrosesan suku cadang presisi tinggi dengan persyaratan pemrosesan pembentukan umum, lebih banyak detail perlu diperhatikan dan teknologi pengukuran diperlukan untuk mencapai tingkat pengukuran yang akurat. Alat ini harus memastikan bahwa suhu cetakan dan laju pendinginan di rongga setiap cetakan adalah sama. Masalah yang paling umum dalam pemesinan roda gigi presisi adalah bagaimana menangani pendinginan simetri roda gigi dan konsistensi antara rongga.

Cetakan gigi presisi umumnya tidak melebihi 4 rongga. Karena cetakan generasi pertama hanya menghasilkan satu roda gigi, hanya ada sedikit instruksi khusus, dan sisipan gigi roda gigi sering digunakan untuk mengurangi biaya pemotongan sekunder.
Roda gigi presisi harus diinjeksikan dari gerbang di tengah roda gigi. Beberapa gerbang mudah membentuk garis fusi, mengubah distribusi tekanan dan penyusutan, serta memengaruhi toleransi roda gigi. Untuk bahan yang diperkuat serat kaca, karena serat disusun secara radial di sepanjang garis pengelasan, mudah menyebabkan&eksentrik quot; tabrakan" dalam radius saat menggunakan beberapa gerbang.

Seorang ahli cetakan dapat mengontrol deformasi ruang gigi dan mendapatkan produk dengan kemampuan penyusutan yang terkendali, konsisten dan seragam berdasarkan peralatan yang baik, desain cetakan, kelenturan bahan yang digunakan, dan kondisi pemrosesan. Selama pencetakan, diperlukan kontrol suhu, tekanan injeksi, dan proses pendinginan yang tepat pada permukaan cetakan. Faktor penting lainnya termasuk ketebalan dinding, ukuran dan lokasi gerbang, jenis pengisi, jumlah dan arah, laju aliran dan tekanan internal cetakan.

Roda gigi plastik yang paling umum adalah gigi lurus, roda gigi cacing silinder dan roda gigi heliks. Hampir semua roda gigi yang terbuat dari logam dapat dibuat dari plastik. Roda gigi biasanya dibentuk dalam rongga cetakan terpisah. Saat roda gigi heliks diproses, roda gigi atau cincin roda gigi yang membentuk gigi harus diputar selama injeksi, sehingga perlu diperhatikan detailnya.
Suara yang dihasilkan oleh roda cacing selama operasi lebih kecil daripada suara gigi lurus, dan dapat dihilangkan dengan membuka rongga atau menggunakan beberapa mekanisme geser setelah pembentukan. Jika mekanisme geser digunakan, mekanisme tersebut harus dioperasikan dengan presisi tinggi untuk menghindari garis jahitan yang jelas pada roda gigi.

Proses baru dan resin baru

Metode pembentukan roda gigi plastik yang lebih canggih sedang dikembangkan. Misalnya, metode cetak injeksi sekunder, dengan merancang bodi elastis antara poros dan roda gigi, membuat roda gigi bekerja lebih tenang. Saat roda gigi tiba-tiba berhenti berjalan, dapat menyerap getaran dengan lebih baik dan menghindari kerusakan pada gigi persneling. Gandar dapat dicetak ulang dengan bahan lain, dan bahan komposit dengan fleksibilitas yang lebih baik atau nilai yang lebih tinggi serta efek pelumasan sendiri yang lebih baik dapat dipilih. Pada saat yang sama, metode berbantuan gas dan metode pencetakan kompresi injeksi dipelajari sebagai metode untuk meningkatkan kualitas gigi roda gigi, akurasi keseluruhan roda gigi, dan mengurangi tegangan internal.

Selain roda gigi itu sendiri, petugas cetakan juga perlu memperhatikan struktur desain roda gigi. Posisi poros roda gigi dalam struktur harus diatur secara linier untuk memastikan bahwa roda gigi berjalan dalam garis lurus, meskipun beban dan suhu berubah, sehingga stabilitas dimensi dan keakuratan struktur sangat penting. Mempertimbangkan faktor ini, bahan yang diperkuat serat kaca atau polimer berisi mineral harus digunakan untuk membuat struktur roda gigi yang kaku.

Sekarang, di bidang pembuatan roda gigi presisi, kemunculan serangkaian termoplastik teknik memberi personel pemrosesan lebih banyak pilihan daripada sebelumnya. Material yang paling umum digunakan seperti asetal, PBT dan poliamida dapat menghasilkan ketahanan lelah yang sangat baik, ketahanan abrasi, kehalusan, ketahanan kekuatan tegangan tangensial tinggi, dan dapat menahan beban getaran yang disebabkan oleh operasi motor bolak-balik. Perlengkapan persneling. Polimer kristal harus dicetak pada suhu yang cukup tinggi untuk memastikan bahan kristalisasi penuh, jika tidak bahan akan mengalami kristalisasi sekunder ketika suhu naik di atas suhu cetakan selama penggunaan, yang akan menyebabkan ukuran roda gigi berubah.

Asetal

Sebagai bahan manufaktur roda gigi yang penting, bahan ini banyak digunakan di mobil, peralatan, peralatan kantor dan bidang lainnya, dengan sejarah lebih dari 40 tahun. Stabilitas dimensinya dan ketahanannya terhadap bahan kimia dan kelelahan yang tinggi dapat menahan suhu hingga 90℃ atau lebih. Dibandingkan dengan logam dan bahan plastik lainnya, ia memiliki sifat pelumas yang sangat baik.

Poliester PBT

Ini dapat menghasilkan permukaan yang sangat halus. Suhu kerja maksimum dapat mencapai 150 tanpa modifikasi pengisian, dan suhu kerja produk yang diperkuat serat kaca dapat mencapai 170 ℃. Dibandingkan dengan produk yang terbuat dari asetal, jenis plastik dan bahan logam lainnya, produk ini bekerja dengan baik dan sering digunakan dalam struktur roda gigi.

Bahan poliamida

Dibandingkan dengan bahan plastik dan bahan logam lainnya, ia memiliki ketangguhan dan ketahanan yang baik. Ini sering digunakan dalam aplikasi seperti desain transmisi turbin dan rangka roda gigi. Ketika roda gigi poliamida tidak diisi, suhu operasi dapat mencapai 150, dan suhu kerja produk yang diperkuat serat kaca dapat mencapai 175 ℃. Akan tetapi, poliamida memiliki karakteristik penyerapan air atau pelumas yang menyebabkan perubahan dimensi, membuatnya tidak cocok untuk digunakan di bidang roda gigi presisi.

Polifenilen sulfida (PPS)

Suhu kekerasan tinggi, stabilitas dimensi, ketahanan lelah dan ketahanan kimia dapat mencapai 200 ℃. Aplikasinya masuk jauh ke dalam bidang aplikasi dengan kondisi kerja yang menuntut, industri otomotif dan penggunaan akhir lainnya.

Polimer kristal cair (LCP)

Roda gigi presisi yang dibuat memiliki stabilitas dimensi yang baik. Ini dapat menahan suhu hingga 220 ° C, memiliki ketahanan kimia yang tinggi dan perubahan penyusutan cetakan yang rendah. Dengan bahan ini, dibuatlah roda gigi berbentuk dengan ketebalan gigi sekitar 0,066 mm, yang setara dengan 2/3 diameter rambut manusia.

Elastomer termoplastik

Ini dapat membuat roda gigi berjalan lebih tenang, dan roda gigi yang dibuat memiliki fleksibilitas yang lebih baik dan dapat menyerap beban benturan dengan baik. Misalnya, roda gigi bertenaga rendah dan berkecepatan tinggi yang terbuat dari elastomer termoplastik kopolimer, dengan tetap memastikan stabilitas dan kekerasan dimensi yang memadai, memungkinkan beberapa penyimpangan selama pengoperasian dan dapat mengurangi kebisingan pengoperasian. Salah satu contoh aplikasi tersebut adalah roda gigi yang digunakan pada aktuator tirai.

Bahan seperti polietilen, polipropilen, dan polietilen dengan berat molekul sangat tinggi juga telah digunakan dalam produksi roda gigi di suhu yang relatif rendah, lingkungan kimia korosif, atau lingkungan dengan keausan tinggi. Bahan polimer lain juga dipertimbangkan, tetapi bahan tersebut tunduk pada banyak batasan yang ketat dalam aplikasi roda gigi, seperti pelumasan polikarbonat, ketahanan kimiawi dan ketahanan lelah; Bahan ABS dan LDPE biasanya tidak dapat memenuhi pelumasan roda gigi presisi Kinerja, ketahanan lelah, stabilitas dimensi, tahan panas, ketahanan mulur dan persyaratan kinerja lainnya. Polimer semacam itu banyak digunakan di bidang roda gigi konvensional, beban rendah, atau kecepatan rendah.

Keuntungan menggunakan roda gigi plastik

Dibandingkan dengan roda gigi plastik dengan ukuran yang sama, roda gigi logam bekerja dengan baik dan memiliki stabilitas dimensi yang lebih baik saat suhu dan kelembapan berubah. Namun dibandingkan dengan bahan logam, plastik memiliki banyak keunggulan dalam hal biaya, desain, pemrosesan, dan kinerja.

Dibandingkan dengan cetakan logam, kebebasan desain yang melekat pada cetakan plastik memastikan pembuatan roda gigi yang lebih efisien. Produk seperti roda gigi internal, set roda gigi, roda gigi cacing, dll. Dapat dicetak dengan plastik, tetapi sulit untuk mencetaknya dengan bahan logam dengan harga yang wajar. Roda gigi plastik memiliki aplikasi yang lebih luas daripada roda gigi logam, sehingga mendorong pengembangan roda gigi untuk menahan beban yang lebih tinggi dan mengirimkan daya yang lebih besar. Roda gigi plastik juga merupakan bahan penting yang memenuhi persyaratan pengoperasian tanpa keheningan, yang memerlukan presisi tinggi, profil gigi baru, dan bahan dengan pelumasan atau fleksibilitas yang sangat baik.

Roda gigi plastik umumnya tidak memerlukan pemrosesan sekunder, jadi dibandingkan dengan suku cadang yang dicap dan roda gigi logam mesin, biaya dijamin akan berkurang 50% hingga 90%. Roda gigi plastik lebih ringan dan lebih lembam daripada roda gigi logam, dan dapat digunakan di lingkungan di mana roda gigi logam rentan terhadap korosi dan degradasi, seperti kontrol meter air dan peralatan kimia.

Dibandingkan dengan roda gigi logam, roda gigi plastik dapat berbelok dan berubah bentuk untuk menyerap beban benturan, dan dapat dengan lebih baik menyebarkan perubahan beban lokal yang disebabkan oleh defleksi poros dan gigi yang tidak sejajar. Karakteristik pelumasan yang melekat pada banyak plastik menjadikannya bahan roda gigi yang ideal untuk printer, mainan, dan mekanisme operasi beban rendah lainnya. Pelumas tidak termasuk di sini. Selain beroperasi di lingkungan yang kering, roda gigi juga dapat dilumasi dengan minyak atau minyak.

Penguatan material

Dalam deskripsi roda gigi dan bahan struktur, peran penting serat dan pengisi terhadap kinerja bahan resin harus dipertimbangkan. Misalnya, bila kopolimer asetal diisi dengan pengisi serat kaca pendek 25% (2 mm atau kurang), kekuatan tariknya meningkat 2 kali lipat pada suhu tinggi dan kekerasannya meningkat 3 kali lipat. Penggunaan pengisi serat kaca panjang (10 mm atau kurang) dapat meningkatkan kekuatan, ketahanan mulur, stabilitas dimensi, ketangguhan, kekerasan, kinerja keausan, dll. Dan sifat lainnya. Karena kekerasan yang diperlukan dan kinerja ekspansi termal yang dapat dikontrol dengan baik, bahan yang diperkuat serat kaca panjang menjadi bahan kandidat yang menarik untuk roda gigi ukuran besar dan aplikasi struktural.